En palabras de Ruben Fossion, el cuerpo humano es una superficie de energía potencial; cuando éste es joven y saludable, el mínimo en el cual vive es simétrico, entonces frente a cualquier estímulo o perturbación que recibe del ambiente como calor, frío o el virus del SARS-CoV-2, es capaz de resistir

“En la terminología de la física se llama series de tiempo a la obtención de datos continuos, por ejemplo, el conteo de las células blancas, el funcionamiento de la frecuencia cardiaca a lo largo de 30 minutos, o la cantidad de pasos que damos al caminar”, aseguró Ruben Fossion, investigador del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) de la UNAM, al iniciar su conferencia “Homeostasis”, transmitida en vivo por El Colegio Nacional el 8 de marzo como parte del ciclo El azar y la necesidad: 50 años después, que coordinan el colegiado Pablo Rudomin y Ranier Gutiérrez, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados.

Homeostasis

La homeostasis es la capacidad de los organismos de mantener un sistema interno estable, frente alteraciones o cambios impuestos por el entorno o medio ambiente, este sistema de equilibrio permite a los seres vivos autorregularse para funcionar adecuadamente. El también investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM se refirió a este proceso desde la perspectiva de los sistemas complejos y de series de tiempo.

Agregó que la evolución está relacionada con la homeostasis. “Se dice que la vida comenzó en el mar, en algún momento todos fuimos peces, luego surgieron los anfibios. Los anfibios pudieron conquistar, colonizar la tierra firme; sin embargo, estaban restringidos, porque no tenían la homeostasis para mantener la cantidad de agua constante en su cuerpo”. Los reptiles desarrollaron estas capacidades, pero hasta ahora las aves y los mamíferos son las especies más exitosas que han colonizado todos los continentes de la Tierra por su capacidad de regular la temperatura del cuerpo.

En palabras del físico, la adaptabilidad es un elemento crucial de los sistemas complejos. Por ejemplo, si un gato cae de la torre de Pisa tiene probabilidad de sobrevivir, porque en el aire puede girar para caer en cuatro patas y amortiguar su caída, pero una laptop no sobrevivirá. “A mí me interesan los sistemas complejos fisiológicos, el cuerpo humano, la homeostasis, porque mi propuesta es sugerir sistemas adaptativos en sistemas regulatorios, sistemas homeostáticos”.

Comentó que su interés se centra en subdividir los sistemas adaptativos en sistemas regulatorios o sistemas homeostáticos, que permitan estudiar elementos como el envejecimiento de una persona y distinguir o predecir una enfermedad. Lo anterior se lograría a partir del estudio de las superficies de energía potencial de los organismos vivos.

En física, las superficies de energía potencial son una manera de conocer cómo cambia el estado de un sistema, cómo cambia el fenotipo, la representación de éste. Por ejemplo, cuando añades calor a un hielo, el hielo tiene una superficie de energía potencial que en este caso representa un estado sólido, cuando se calienta se tendrá una transición a un estado líquido.

Explicó que el cuerpo humano es una superficie de energía potencial, representa todas las leyes físicas a las cuales tiene que obedecer el organismo, cuando éste es joven y saludable el mínimo en el cual vive es simétrico, entonces frente a cualquier estímulo o perturbación que recibe del ambiente como calor, frío o el virus del SARS-CoV-2, es capaz de resistir. Pero en el envejecimiento es posible que con estas perturbaciones externas la superficie del cuerpo se deforme, incluso muera.

“Las series de tiempo de un sistema pueden reflejar la forma o superficie de energía potencial en el cual vive este sistema o al cual tiene que obedecer, usualmente un sistema complejo es demasiado complicado para estudiarlo en su totalidad, la idea es: colocar sensores en lugares estratégicos de sistemas complejos, como el caso del cuerpo humano, registrar series de tiempo y aplicar técnicas de estadística para reconstruir las superficies de energía potencial que estén dañadas del sistema”.

Como si construyeras un castillo de Lego, en una caja del juego hay piezas sueltas, mezcladas y desordenadas, no son un sistema, a menos que construyas ese castillo y le introduzcas un cierto patrón de orden. “El castillo se convertirá en un sistema complejo cuando tiene los mecanismos regulatorios para mantener ciertas propiedades internas estables. Entonces, un sistema complejo es cuando emerge un sistema regulatorio, un mecanismo capaz de mantener su estabilidad interna, y para ello crea un nicho, un mínimo de energía potencial gracias a su comportamiento adaptativo a su ambiente. Entonces, para mí la estabilidad es la finalidad de un sistema complejo y ¿cómo lo hace? ¿cuál es la labor por la que lo logra? Pues gracias a la capacidad adaptativa.”

Azúcar, un deseo visceral

Al tomar la palabra, el neurocientífico del cerebro intestinal Diego V. Bohórquez comentó que hay dos cosas que influencian a los seres humanos: la comida y la gente que conoce, “el 95% de nuestras decisiones vienen de las vísceras”.

Hasta ahora se sabe que las personas toman decisiones debido a que en cada superficie del cuerpo hay células sensoriales, pero se desconoce cómo el cuerpo reconoce los alimentos para tomar una decisión sobre cuáles elige y seguir comiendo. Durante más de diez años, el miembro de la red de profesores del Instituto Duke de Ciencias del cerebro y su equipo de trabajo se han dedicado a estudiar este proceso.

“Dentro del intestino tenemos una especie de dedos que están cubiertos por una capa de células epiteliales y dentro de esa capa hay una de estas células que es sensorial. Cuando la célula sensorial, conocida como endocrina, reconoce un estímulo descarga un pulso eléctrico. Mi laboratorio descubrió que, a parte de la función endocrina, también se concentran directamente con neuronas y tal cual como las células del olfato o del sabor, éstas pueden comunicar información directa de nutrientes al cerebro en milisegundos.”

Gracias a la técnica de microscopia electrónica en 3D, que funciona a partir de una cámara con un cuchillo de diamante fino, el cual permite cortar capas de tejido de 30 nanómetros, es decir de una milésima del grosor de un cabello humano, y reconstruirlo por partes de manera fidedigna a través de una computadora, el científico identificó y su equipo de trabajo descubrieron las células neuropods.

Estas células se ubican en el epitelio del intestino y tienen relación con el sistema nervioso. Mediante un método contemporáneo, en el que utilizaron proteínas sensoras de luz y con ayuda de ratones, descubrieron el receptor de azúcar, llamado Transportador de azúcar número 1: “cuando el azúcar entra dentro de las neuropods activa una descarga eléctrica y éstas secretan glutamato, el glutamato es el neurotransmisor de estas células”.

“Si a los ratones se les da la opción de elegir entre azúcar y edulcorante, el roedor escoge casi siempre el azúcar, se demora entre 60 y 90 segundos en reconocer, pero en ausencia de receptores de sabor dulce puede reconocer el azúcar del agua. La próxima vez que estén en el mercado y cuando vayan a pagar no culpen al cerebro sino al intestino, estas células controlan el deseo visceral”.

En palabras del investigador de los departamentos de Medicina y Neurobiología de la Duke University, si se estimulan las células neuropods se puede lograr que las personas consuman alimentos como si fuesen azúcar. “En el futuro se podrá hacer que los residentes en el intestino trabajen para nosotros. Actualmente ellos tal vez nos manejan para ponernos en la boca los azúcares que necesitan para poder vivir. Pero podríamos tener microbios diseñados para que se puedan controlar las sensaciones cerebrales acerca del alimento y comer más brócoli como si fuera azúcar”.

Fuente: El Colegio Nacional

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